건축시공기술사 커튼월 Curtain Wall

건축시공기술사 커튼월 Curtain Wall에 대한 글입니다. 시험을 준비중인

수험생분들에게 도움이 되었으면 합니다.

참고하시기 바랍니다.

커튼월 (CURTAIN WALL) 개요

초기에는 비내력벽의 총칭으로서 가벼운 벽체 또는 하중을 부담하지 않는 벽체라는 정도로 사용되었다. 현재에는 이 용어는 외벽에 한정되어 사용되어 그 의미도 일반적으로 Panel화된 공장에서 생산된 외부비계 없이 설치될 수 있는 장벽 즉 공장 생산화된 외벽재라는 의미로 사용되고 있다.

커튼월(curtain wall)은 장막벽이라고도 하는 비내력 외주벽으로, 철근콘크리트조, 철골조, 철골철근콘크리트조등의 구조에서 기둥, 보, 바닥판으로 형성되는 구조부(frame)의 외부를 금속재 또는 무기질 재료로써 공간의 수직방향으로 막아대는 비내력벽(non bearing wall)을 말한다.초고층 건축공사에 있어서 curtain wall공사는 건축물의 외주벽을 구성하는 비내력벽으로서 구조체에 fastener로 부착시키는 공법으로 외주벽 curtain wall 의 주목적은 비와 바람으로부터의 보호이므로 내풍압과 접합수밀성이 중요한 기능요소가 된다.Curtain wall은 크게 Metal Curtain Wall과 P.C. Curtain Wall로 구분할 수 있다.1. 커튼월의 특성1) 외벽 경량화종전의 습식공법의 외장 System에 비해 경량이기 때문에 건축물 전체의 중량이 줄어 주요 구조체에 하중을 경감시키며, 동시에 경제적인 설계가 가능하다.2) 현장작업의 간소화 및 공기단축공장에서 생산 반입하는 Pre-Fab 또는 Pre-assembly 제품이기 때문에 기초 또는 골조공사 시점부터 선제작이 가능하여 구조체가 완성되는 즉시 취부 할 수 있으며 설치작업이 간편하기 때문에 전체 공기를 단축시킬 수 있다. 3) 공장제작에 의한 품질의 균질성 확보Curtain Wall은 태풍, 지진, 소음, 온도변화 등의 외적요인에 대한 흐름을 조절, 차단 등의 요구성능에 대하여 실 Size로 제작하여 Mock-Up Test를 함으로 우수한 품질을 확보할 수 있다. 4) 디자인의 다양성건축물은 부분적으로 외관을 통하여 건축물의 특성을 대변하게 됨으로 건축가 또는 건축주의 요구사항 및 주위여건, 사회성, 시대성을 반영하여 다양하게 Design될 수 있다.5) 현장시공의 기계화에 따른 생력화6) 프리패브화에 의한 건식화7) 가설공사의 절감2. 커튼월의 요구성능1) 구조적인 요구사항 : Structural Integrity2) 기능상의 요구성능 : Weather Tightness - 기밀성능, 수밀성능, 단열성능, 내결로성능2) 시공상의 요구성능 : 양중(부재의 운반), 취부(부재의 접합), 가설계획, 공정관리, 안전관리3) 재료상의 요구성능 : 내화성, 내열성, 내부식성, 강도, 유연성(provision for movement)4) 의장상의 요구성능 : 외관미, 외부 환경성

커튼월 공법

1. 커튼월의 시공계획시 검토사항1) 층간변위 측정문제2) 기밀성 문제3) 허용오차 문제4) 내풍압 성능문제5) 공사비 증가 문제6) 접합부위의 빗물처리방법 문제

2. 외관에 따른 분류와 시공방식1) Mullion type : 수직기둥을 노출하여 그 사이에 sash나 spandrel panel을 끼우는 방식2) Spandrel type : 수평선을 강조하는 spandrel과 속창의 조합으로 구성하는 방식3) Sheath type : sash가 panel안에 은폐되어 구조체가 외부에 보이지 않도록 하는 방식

3. 자재의 재질에 의한 분류와 시공방식1) Metal curtain wall : aluminum, steel, stainless steel, 동합금2) P.C. curtain wall : P.C.패널에 타일이나 본타일, 석재패널을 붙여 마감처리한 패널3) Prefab panel wall system : 경량형강프레임에 집섬보드 또는 아연도골판을 붙여 마감처리하는 공법4) 성형판공법 : 합성수지 또는 F.R.P.성형판을 사용하는 공법5) Granite panel wall system : S.T.L. 프레임에 석재판을 붙여 앵커철물로 부착시키는 공법

※ Granite panel wall system에는 metal truss공법과 G.P.C.공법이 있다.

4. 구조방식에 의한 분류와 시공방식1) Mullion system (선대방식)강성을 가진 멀리언(칸막이 기둥)을 바닥판에 부착하고 그 사이에 각 구성부재(sash, spandrel)를 설치하는 방식. 구성부재를 공장에서 유니트로 조립제작한 것을 현장으로 반입하는 것을 유니트월공법이라 하고 부품을 반입하여 현장에서 조립하는 것을 스틱월공법 또는 녹다운월공법이라고 한다.2) 패널방식(스팬드럴방식)성형, 조립한 벽체의 유니트(패널)를 바닥판과 바닥판에 설치하는 공법과 스팬드럴패널을 바닥판 보, 기타의 구조체에 설치하고 이것에 새시 등의 구성부재를 붙여 일체를 유니트로 하는 방식이 있다.또한 일정규격의 복합패널을 그대로 구조체에 설치하는 방식(주로 공장,창고 등에 사용)도 있다.

▶멀리언방식(선대방식)

▶패널방식

▶패널방식(스팬드럴사용)

[ F : 패스너 / M : 머리온 / S : 샤시 / T : 트랜섬 / SP : 스팬드럴패널 / P : 패널 / CC : 기둥커버 ]

5. 설치방식에 의한 분류1) 유니트 월 방식 (Unit Wall Method, Unitised System)유리를 포함한 모든 부재들을 공장에서 제작한 후 현장설치하는 방식으로 공장조립된 한층단위 커튼월 UNIT를 구조체에 고정시켜 설치함. - 커튼월 구성부재를 공장에서 완전히 유니트화해서 현장에 반입 취부하는 방법- 공장에서 완전조립하여 현장작업 최소화, 층간배수처리 용이, 공기단축- 비용 많고 시공오차 흡수어려움, 부분시공 어렵고 운반 및 취급 어려움2) 스틱월 (Stick Wall Method), 녹다운월 (Knock-down Wall Method)구성부재를 현장에서 조립하여 창틀을 만드는 공법.Mullion, Transom 등 Frame부재를 현장에서 설치한 이후, Glass를 취부하여 설치함.- 복잡한 입면건물에 적합- 현장조립으로 품질 균일성 확보 어렵고 하자발생 가능, expansion 처리가 어렵고 공기가 길어짐3) 조합방식 (Units & Stick Wall Method)유니트월방식과 스틱월방식의 조합방식머리온의 구조체시공후 현장에서 프리패브 유니트를 설치, 단면형태가 크거나 외부머리온 강조시 사용비용이 많고 복잡부위 설계 어려움4) Punched Window전면 커튼월이 아닌 Vision Part만 독립창으로 구성하는 방식Vision part와 Spandrel part를 별도로 구성함.

※ SSG공법 (Structural Sealant Glazing)실리콘 씰링재를 사용, 외벽을 반사유리, 열선반사 유리로 마무리하여 AL-Frame 등의 금속재를 외부로 노출시키지 않는 커튼월 공법 - 2면 지지공법, 4면 지지공법

커튼월 자재

자재

알루미늄 압출바(AL. Extruded bar)커튼월 System을 구성하는 Frame유리Vision Part에 취부되는 Glass는 생산기술의 발전과 더불어 최근 Energy Saving측면이 강조되는 Trend임금속패널(Metal Panel) 외장재의 Panel의 종류를 매우 다양하며 보편적으로 Alum.Sheet, Alum.Composite Sheet등이 적용됨 실링재(Gasket & Sealent)내후성 재료로 금속재인 Aum.Frame과 Glass. Panel류 사이에 삽입되어 커튼월의 성능을 유지함단열재(Insulation)단열재료로 외벽 전체 또는 일부, 알미늄 압출바 내부에 적용되어 Cold Bridge 현상을 방지하고 뛰어난 단열 성능 및 차음성능을 확보함

커튼월 고정철물 (Fastener)

커튼월의 고정철물은 Anchor Bolt System, Embedded System 등으로 분류되며, Embedded System은 Plate System과 Channel System으로 분류할 수 있다. 근래에는 Channel System이 일반화되어 가고 있는 추세라고 한다.

1. 고정철물의 기능

1) 구조적 기능 : 커튼월부재의 자중지지, 지진력 및 풍압력 지지2) 변형흡수기능 : 층간변위, 온도변화에 따른 부재의 신축력흡수3) 오차조절기능 : 골조부재 및 커튼월 제품의 오차를 수용

2. 고정철물의 지지방식

1) 회전방식 - 핀 패스너상부 : 핀지지단 / 하부 : 자유단(하부패널의 상부에 체결)볼트로 레벨을 조정하고 자중을 지지하며 층간변위를 흡수. 층간변위에 대한 추종성이 좋아 층간일체형패널에 적합.

2) 회전방식 - 브래킷 패스너상부 : 브래킷 / 하부 : 자유단(하부패널의 상부에 체결)브래킷이 열팽창, 층간변위를 흡수. 시공이 간단. 기둥.보.커버패널타입에 사용

3) 슬라이드방식상부 : 1단고정(용접), 1단자유 / 하부 : 슬라이드단패스너에서 슬라이딩이 될 수 있도록 볼트체결시 패스너사이에 얇은 스텐레스판이나 백킹재를 설치.횡방향 열신축 흡수는 용이. 기둥.보.커버패널타입에 사용

4) 고정방식상부 : 고정(용접) / 하부 : 고정(용접)용접에 의해 완전 고정시킨다.고정철물의 형식이 단순하고 시공은 용이.철근콘크리트구조 등의 면내변형이 적은 건물에 사용가능

3. 고정철물 시스템 비교

구 분

Anchor Bolt System

Embedded System

Embedded Plate System

Channel System

표면처리

광명단,융융아연도금

광명단,융융아연도금

융융아연도금

용접관련

앵커설치에 따른 용접없으나, 앵커클립에 와셔 고정시 용접발생

슬라브 타설전 앵커설치시 용접. 플레이트와 앵커클립고정시 용접. 앵커클립에 와셔고정시 용접

슬라브 타설전 앵커설치시 용접. 앵커클립에 와셔고정시 용접. 무용접시스템 사용시 용접없음

시공성

앵커볼트 시공을 위한 드릴링시 철근의 간삽으로 작업성 저하 및 드릴 파손 우려

용접 및 용접후 방청도장이 반드시 필요. 앵커클립용접을 위한 공기 소요

시스템화된 규격품 설치로 운반 및 양중, 시공성 양호.

구조적특징

앵커볼트의 인발지지력 및 전단내력에 의해 하중지지. 드릴작업부위 콘크리트 강도저하 우려. 규격상이로 매건마다 별도의 구조계산 필요.

철근의 부착능력에 의해 하중지지. 규격상이로 매건마다 별도의 구조계산 필요.

앵커부분 콘크리트의 cone형 전단력에 의해 하중지지. 제조사별,설치유형별 구조검증, 표준화규격으로 별도의 구조계산 필요없음.

4. One Point 앵커시스템

하나의 유닛에 하나의 앵커만을 사용. 유닛을 양쪽에서 구속하지 않아 열팽창 및 수축 등 각종 층간변위 등에 변형하지 않고 자유롭게 대응. 유닛의 자중에 의한 모멘트는 구조슬리브인 Head Through Sleeve가 잡아준다.이 슬리브는 압출재로 되어 시공된 유닛이 온도차에 의한 수축 및 팽창에 자유로이 움직일 수 있도록 헤드에 끼워진 상태로 유지한다.

5. 스틱시스템용 고정철물의 지지방식

멀리언을 슬라브에서 다음 슬라브까지 연결하고 수평부재인 트랜섬, 스팬드럴 패널, 유리를 설치해가는 공법. 일반적으로 멀리언 상부를 패스너로 고정하여 하부방향으로 운동하게 하고 패널 또는 유리에서 받은 풍압력은 멀리언에서 받아내어 전달한다.층간변위에 대한 대응설계를 하지 않으면 팬코일박스에 변형을 가져오거나 유리의 파손이나 누수의 원인이 될 수도 있다. 층고가 낮을 경우 멀리언을 2개층마다 연결하여 경제적인 시공을 할 수 있는데, 팬코일박스 및 실링은 커튼월과 분리된 self-standing 시스템이어야 하며, 중간층 앵커는 Rollerd 앵커로써 층간변위에 대응할 수 있어야 한다.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

커튼월 공법의 이해<; 커튼월의 의미와 공법의 종류

현대 건축물의 외벽 공사에 주로 사용되는 커튼월 공법에서 말하는 커튼월이란 단순히 칸막이 구실만 할 뿐 하중(荷重)을 지지하지 않는 바깥벽을 말한다. 커튼월은 비내력(非耐力) 칸막이벽 또는 장벽(帳壁)이라고도 하며 제2차 세계대전 후 건축은 조적식 구조(組積式 構造)에서 가구식 구조(架構式構造)로 변화함으로써 건물의 주체구조인 기둥과 보의 골조만으로 하중을 지지하게 되었고, 이로써 벽은 조적식 구조의 하중지지기능에서 해방되어 단순히 공간을 칸막이하는 커튼과 같은 구실만 하게 되었다. 따라서 커튼월은 비·바람·소음·열 등을 차단하는 기능 이외에 외장용(外裝用)으로서 큰 기능을 하며 고층 또는 초고층건축에 많이 사용된다. 재질은 금속판, 유리, 블록, 프리캐스트 콘크리트 등이 있으며 온도변화나 건물의 진동 등이 감안된다. 고층건축에서는 건물의 자중(自重)을 줄이기 위해 커튼 월에는 가벼운 재료가 사용된다. 이러한 커튼월 공법의 종류와 커튼월(Curtain wall) 공사에 사용되는 용어에 대해 알알본다. 1. 커튼월의 정의 - 공장생산 부재로 구성되는 건물의 비내력 외벽(건축공사 표준 시방서) - 커튼월의 본래의 의미는 구조물과 상관없이 설치되는 벽체를 말하지만 오늘날에는 외벽에 설치되는 유니트화(unit)된 비내력 벽체를 말한다. 2. 커튼월의 종류 2.1 재료에 의한 분류 - 금속 커튼월 ; 커튼월의 구조가 금속 즉, 알미늄 바, 철재, 스테인레스 등으로 구성되는 것을 말한다. 마감은 유리, 복합판넬, 스텐판, 코팅 아연철판 등이 사용된다. - 프리케스트 콘크리트 월 ; 커튼월의 구조가 콘크리트 PC로 되어 있는 것을 말한다. 마감은 콘크리트 마감, 석재마감, 타일 마감 등이 사용된다. - 기타 ; ALC 판넬, GRC(glass fiber reinforced concrete), SPG(special point glazing) 등이 있다. 2.2 설치 방법에 의한 분류 - 스틱 시스템 (stick system) ; 커튼월의 각 구성 부재를 현장에서 하나씩 조립하여 설치하는 방법으로 중저층 건물에 많이 사용되고, 대부분의 우리나라 커튼월 시공 방법임. 녹다운 방식(knock down system)이라고도 한다. - 유니트 시스템 (unit system) ; 커튼월의 구성부재를 공장에서 조립하여 패널화하고 유리까지 취부하여 현장에서는 패널을 설치하면 되는 방법으로 공장에서 마무리가 이루어지므로 좋은 품질을 도모할 수 있고 공정이 단순화 되며, 층간 수직 변위 대응능력이 뛰어나 고층건물에 많이 사용된다. - 유니트 멀련 시스템 (unit and mullion system) ; 스틱 시스템과 유니트 시스템의 혼합 시스템으로 멀련을 먼저 슬래브에 고정한 다음 유니트를 멀련에 조립하는 방식. 예) 무역센타 사무동 - 패널 시스템 (panel system) ; 단일 부재로 형성된 즉, PC con’c panel을 말한다. 3. 알미늄 커튼월 대부분의 금속 커튼월은 시야를 확보하기 위해 유리가 마감재로 사용된다. 이 때문에 이 구조는 표면이 미려한 알루미늄 위 불소수지 코팅 마감으로 처리하는 것이 대부분의 커튼월의 형태이다. 철재가 사용되는 경우는 이를 보통 커버하는 마감재가 사용되며 창호의 경우는 분리된 형태의 창호가 사용된다. 3.1. 알미늄 커튼월의 용어 - 멀련 (mullion) ; 층과 층 사이에 수직으로 설치되어 커튼월에 가해지는 풍하중 등을 받아주는 커튼월의 주 구조 부재 - 트랜섬 (transom) ; 멀련에 연결되는 부구조재로 수평으로 설치되는 부재 - 스팬드럴 (spandrel) ; 커튼월의 창호부분 사이에 즉, 천장이 시작되는 부분에서 상부층 창이 시작되는 부분. - 비젼 (vision) ; 전망할 수 있는 유리가 있는 부분 즉, fan coil unit에서 천장까지 부분. - 커튼월 앙카 (curtain wall anchor) ; 멀련을 슬래브에서 고정하는 구조 - 앙카 크립 (anchor clip) ; 커튼월 앙카에서 멀련과 슬래브를 연결하는 앵글, 챤넬, 플래이트를 말한다. - 화스너 (fastener) ; 커튼월 앙카에서 볼트, 너트, 와샤, 스크류 - 매입철물 (embedment) ; 앙카 크립을 슬래브에 고정하기 위해 슬래브에 매설하는 앵글, 챤넬 플래이트 3.2 알미늄 커튼월의 설계 구조검토 ; 커튼월의 하중은 풍하중, 자중, 지진하중, 이동하중 등을 고려해야 하지만 대부분풍하중이 가장 크므로 풍하중을 중점으로 설계를 하게 된다. 풍압은 지역과 건물의 높이 및 형상에 따라 다르다. 예를 들어 서울지역의 10층 건물은 약 70kg/㎠, 제주도는 230kg/㎠의 속도압이 걸리며, 서울지역의 20층 부분은 약 110kg/㎠이 걸리게 된다. 건물 부위에 있어 평면 부위는 국부 풍력계수가 1.0인 반면 모서리 부분은 -2.0 이 되어 이를 고려하여 설계를 하여야 한다. - 열교현상 (thermal break) ; 알루미늄 바가 일부는 외부에 노출되어 있고 일부는 내부에 있을 때 내부에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 단열 바를 사용하는데 이때 폴리아미드(poly amid 독일산)과 폴리우레탄 (poly urethan, 액상의 틀에 우레탄을 넣어 제작)이 있으며 폴리우레탄이 약간 저렴하다. - 층간 변위 ; 외부에 노출되는 커튼월이므로 열변형과 건물의 변형에 적정히 설계되지 않으면 않된다. 스틱시스템은 슬래브의 약 1m 상부에 층간변위를 흡수 할 수 있는 조인트를 두어 풍압에 대한 모멘트를 최소화 하고 자중에 의한 변형도 방지 할 수 있도록 한다. - 물처리 기구 ; 외부의 우수가 내부로 침투되지 않도록 하는 방법은 두 가지가 있다. 모두 코킹으로 처리하는 크로우즈 조인트 방식(close joint)과 등압이론을 바탕으로 하는 오픈 조인트 방식(open joint)이 있다. 4. 그외의 커튼 월 4.1 유니트 시스템과 pc panal의 화스너(fastener) 고정 방식 고정(fix)방식 ; 커튼월의 4면을 모두 고정하는 방식으로 커튼월 자체가 모든 변위를 흡수하는 구조이므로 구조물 자체의 변위가 적은 경우에 사용된다. 슬라이드(slide) 방식 ; 하부에서 좌우의 변위가 생기도록 상부의 한부분만 고정하고 나머지 부분은 풀어주는 방식이다. 회전(rocking) 방식 ; 주로 pc panel에 사용되는 방식으로 하부에서 하중을 받아주고 상부에 서는 회전이 될 수 있게 하는 방식 4.2 SPG(special point glazing) 투명성이 강조되는 부분에 적합한 방법으로 glass holder와 metal truss를 사용하여 외벽을 형성하는 방법이다.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

공장조립된 한층단위 커튼월 UNIT를 구조체에 고정시켜 설치합니다.Mullion, Transom 등 Frame부재를 현장에서 설치한 이후, Glass를 취부하여 설치합니다. Vision part와 Spandrel part를 별도로 구성합니다. 출처: http://www.alutek.co.kr/

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

커튼월(Curtain Wall)

1. Curtain Wall의분류

가. 제작방법에의한 Curtain Wall의분류 1) CUSTOM TYPE WALL 건물의 외관과 의도한 성능을 위해 새로운 형태로 주문 제작한다. 기존 현장에 시례가 없고 검증되지 않은 제품이기 때 문에 구조, 수밀, 단열, 흡음 등 세부적인 검토와 TEST가 이루어져야 한다.2) STANDARD TYPE WALL 기존현장에많이쓰여 진형태의제품이다. 수밀, 기밀, 단열등성능에 검증된제품이며주로중·저층건물에사용한다.나. 설치방법에 의한 분류 설치 방법에 의해 STICK, UNIT, UNIT AND MULLION, PANEL, COLUMN COVER AND SPANDREL 등 대략 5가지 종류로 분류되고 있으며 이중에 가장 대중적인 것은 STICK SYSTEM 과 UNIT SYSTEM이다.STICK SYSTEM Curtain Wall의 부재를 공장에서 넉다운 방식으로 가공, 제작하여 현장에서 조립하는 방법이며 주로 중·저층 건물에사용함UNIT SYSTEM공장에서 조립하여 현장에 설치하는 방법. 건물의 이동하중에 의한 층간 수직 변이 대응 능력이 우수하며 고층건물에 많이 사 용함.UNIT AND MULLION SYSTEM STICK SYSTEM 과 UNIT SYSTEM을 응용하여 적용한 방법으로 MULLION을 스라브와 스라브사이에 FASTENER 에 고정 시킨후 PRE ASSEMBLED UNIT를 MULLION 사이에취부후 고정시키는 방법.PANEL SYSTEM : ALUM. SHEET 또는 ALUM.CASTING을 가공하여 PANEL을 제작 후 설치하 는 방법이며 구성부재를 SHEET, CASTING 등의 단열재료로설치된다는것이UNIT SYSTEM과구 분되어짐(예: PRE CASTED CONC. PANEL 등) COLUMN COVER AND SPANDREL SYSTEM COLUMN COVER를 강조하기 위한 건물에 주로 이용됨. (석재 PUNCHED WINDOW로이루어진 건물외벽등)2. Curtain Wall 선택시우선적으로검토해야할 사항가. 하중 나. 풍압 다. 풍하중 라. 구조계산서의이해와현장적용 마. 풍하중에의한MULLION의설계 바. 구조적으로의안전성(풍하중, 자중, 허용 응력)3. 풍동시험및MOCK-UP TEST가. 풍동시험1) 목적 : 건축물이 점차 대형화, 고층화됨에 따 라서 건물의 외장재 (CURTAIN WALL GLASS, 기 타) 및건축물의구체에대한풍해에문제의식이 조성 되였으며, 이에 대한 해결방안으로 풍하중 에 대하여 구체적으로 예측하기 위해 신축하고 자 하는 건물을 중심으로 주변 환경을 동일하게 축도한 모형을 제작하여 시험을 하므로써 보다 정확한 풍력계수와 풍하중을 구체적으로 유추 하여 신축건물 설계에 반영하여 건물의 안전성을 확보하고 경제적인 설계를 할 수 있으며 주변 환경에 미치는 피해를 최소화할 수 있다.2) 시험전 사전준비 자료 : 기본설계의 지상도면, 측량도, 배치도, 평면도, 입면도, 단면도, 부분상 세도, 조경계획도, 건물주변의 항공사진(반경 약 500m 이내), 주변 건물배치도(건물의 모형 및 건 물의 높이 등), 기상자료(평균풍속, 최대풍속, 25, 50, 100년자료)3) 시험방법가) 반경500m 이내의주변상황을실물크기의 1/400 또는 1/800 등으로 축도한 모형을 제작하여 회전테이블에설치한다. 나) 건물의RIGID MODEL을제작하여주변모형의 중앙에설치한다. 다) RIGID MODEL에는 필요부위에 압력탑을 설치한다. 라) 제작된 모형물이 건물주변의 실제여건과 동일한지를 검사한다. 마) 상위 항목들이 충족되었다면 건물모형을 10°씩360°회전시키며FAN을작동시킨다. 바) 풍동 모델 표면에 설치한 압력탑으로부터 시작하여 풍력계수를 기록하며 계산한다. DATA 는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 분석된다. 4) 시험결과 시험결과는 풍력계수로 나타나며 풍력계수와 속도압을 곱하여 구체적인 풍압을 산정할 수 있 다. 이와같은 결과치를 보면 건설부령에 "건축물 구조기준등에관한규칙"과근사치의값이나옴 을알수있다.나. MOCK-UP TEST1) 목적CUSTOM MADE CURTAIN WALL의경우건물 마다형태가달라지므로새로운SYSTEM을디자인 하게 되는데 새로 개발된 CURTAIN WALL SYSTEM은 구조, 기밀, 수밀성 등 각종 기능이 검증되지 않았기 때문에 성능 확인절차를 거쳐야 한다. 이러한 성능 확인을 위하여 건물에 시공되 는 크기와 같은 시험체를 제작하여 각종 시험을 한다. 이 과정이 바로 MOCK-UP TEST 이다. MOCK-UP TEST는건물의 외관이나 색상등의 조화도 겸하여 진행하며 경우에 따라서 VISUAL MOCK-UP을 별도로 제작하는 경우도 있다. 이러 한MOCK-UP TEST는디자인의 외관과 성능을확인하는 과정이며 일정성능이 미흡할 경우 보안 을한다.2) 시험방법 시험항목은 ①기밀성시험 (AIR INFILTRATION TEST) ②정적수밀성시험 (WATER INFILTRATON TEST UNDER STATIC AIR PRESSURE DIFFERENCE) ③동적수밀성시험 (WATER INFILTRATON TEST UNDER DYNAMIC AIR PRESSURE DIFFERENCE) ④설계하중구조시험 (STRUCTURAL PERFORMANCE TEST UNDER DESIGN PRESSURE) ⑤영구변형구조시험 (STRUCTURAL PERFORMANCE TEST UNDER DESIGN PRESSURE X 1.5) ⑥지진시험(SEISMIC RACK TEST) ⑦층간수직변위시험 (VERTICAL MOVEMENT DUE TO INTERSTORY DIFFERENTIAL LIVE LOAD) 등 순으로 진행된다.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

CURTAIN WALL의 개요

1. CURTAIN WALL의 사전적 의미

1) 커튼월

①하중을 지지하고 있지 않는 바깥벽

②적재하중이나 다른 부재의 구조적인 하중을 분담하지 않는 칸막이용 벽체

2) 장막벽(帳幕壁)

①자신의 무게외의 하중을 받지 않는 벽체

②경미한 칸막이벽과 같이 상부에서 하중을 받지 않고 자체성만을 담당하는 비내력벽(NONBEARING WALL)

2. CURTAIN WALL이란?

건물의 주체구조인 기둥과 보의 골조만으로 건물에 가해지는 수직하중과 바람이나 지진 등에 의한 수평하중을 지지하는 구조에서 벽체는 단순히 공간을 칸막이 하는 커튼 구실만 하기 때문에 이때의 벽체를 커튼월이라 하며 ‘비내력 칸막이벽’ 이라고도 한다.

비나 바람을 막고 소음이나 열을 차단하는 구실을 하며 기둥과 보가 외부에 노출되지 않고 유리, 금속재 또는 무기질 재료 등을 사용한 벽면은 근대적인 건축양식으로 특히 외장용으로서 큰 기능을 갖는다.

근래의 고층 또는 초건축건축에 많이 사용되며 그 이유는 고층의 건물 외부에 비계조립이 어렵기 때문이다. 이번 미테러 참사로 인해 앞으로 커튼월의 안전성 및 견고성이 요구되리라고 본다.

3. CURTAIN WALL의 특성

1) 외벽 경량화

2) 현장작업의 간소화

3) 현장시공의 기계화에 따른 생력화

4) PREFAB化에 의한 건식화

5) 공장제작에 의한 품질의 균질성 확보

6) 가설공사의 절감

4. CURTAIN WALL의 요구성능

1) 기능상의 요구성능 : 내풍성능, 단열성능, 차음성능, 내파손성능, 수막성능

2) 시공상의 요구성능 : 양중(부재의 운반), 부재의 접합, 가설계획,공정관리,안전관리

3) 재료상의 요구성능 : 내화성, 내열성, 내부식성, 강도, 내진성

4) 의장상의 요구성능 : 외관미, 외부 환경성

5. CURTAIN WALL의 시공시 검토사항

1) 층간변위 측정문제

2) 기밀성 문제

3) 허용오차 문제

4) 내풍압 성능문제

5) 공사비 증가 문제

6) 접합부위의 빗물처리방법 문제

*. ALUMINUM CURTAIN WALL

(현대건설 목동 주상복합건물 “하이페리온 현장 적용 사례”)

1. ALUMINUM CURTAIN WALL의 종류

1) UNIT SYSTEM (현장적용)

- 커튼월 구성부재를 공장에서 완전히 유니트화해서 현장에 반입 취부하는 방법

- 시공순서 : 앵커 → 유니트 → 유리

2) STICK SYSTEM

- 구성부재를 현장에서 조립하여 창틀을 만드는 공법

- 시공순서 : 앵커 → 멀리온 → TRANSOM HEAD → TRANSOM SILL →스팬드럴 패널 → 유리 → 내부멀리온트림

3) UNIT AND MULLION SYSTEM

- UNIT SYSTEM에 있어 멀리온 부재를 크게 할 경우 멀리온 선설치 방식

- 시공순서 : 앵커 → 멀리온 → 유니트 → 내부멀리온트림

4) COLUMN COVER AND SPANDREL SYSTEM

- 구조체 기둥을 둘러싸는 부재와 기둥과 기둥사이에 긴 스팬드럴 패널 및 유리창을 조립하느 방식

- 시공순서 : 기둥 커버 부재 → 스팬드럴 패널 → 유리창

5) PANEL SYSTEM

- UNIT SYSTEM과 동일한 설계개념이나, 유니트를 각 부재로 조립하는 방법 대신에 하나의 금속판이나 주물형으로 제작 설치하여 전면적으로 균일한 패턴을 형성하는 방식

- 시공순서 : 앵커 → 유니트 → 유리

2. UNIT SYSTEM & STICK SYSTEM 비교

구 분

UNIT SYSTEM

STICK SYSTEM

1. 가 공

․공장 조립으로 문제점 사전 파악 가능

․현장가공에 따른 품질 저하

2. 조 립

․우수함

․부실함

3. 설 치

․설치기간 단축

․기능공의 능력이 좌우 ․현장작업이 많아 공기단축 어려움

4. 외 관

․유리의 평탄도 유지 ․외부에는 건식 JOINT만 나타남

․현장설치로 수직유지가 어려움 ․외부 습식 JOINT로 오염

5. 층간 변위 대응

․STACK JOINT에서 처리 가능

․SPLICE JOINT가 15MM이며 SEALANT로 처리 대응이 어려움

6. 수밀 & 기밀성

․우수함

․기능공의 능력이 좌우

7. 품 질 관 리

․공장 검수로 품질 양호

․현장 관리로 품질관리 어려움

8. 경 제 성

․자재비,운반비는 높으나 시공비는 저렴 ․전체적으로 고가임

․자재비,운반비는 낮으나 시공비는 높음 ․전체적으로 저가임

3. ANCHOR SYSTEM

1) ANCHOR의 종류

① SET ANCHOR : HILTI사 제품

② EMBEDDED PLATE : CON'C타설시 매립, 중량물 및 용접에 의한 품질 저하

③ CAST IN TYPE : 3방향 변위 가능, 현장 적용

2) ANCHOR 설치순서(CAST IN TYPE)

EMBED 고정 → CON'C타설 → FASTENER설치 → UNIT설치

3) CAST IN TYPE ANCHOR의 특징

① 설치위치 : 마감고려후 SLAB EDGE에 선매립 설치

② 설치오차 : X, Y, Z축으로 변위 가능

③ 작 업 성 : AL재질의 NON-SLIP PLATE로 용접작업 최소화

④ 내 식 성 : FASTENER의 부식방지를 위하여 아연도STEEL 부재 사용

4. GLASS 적용검토

1) GLASS의 구성

6MM반강화(외부)+ 12MM AIR SPACE+ 6MM반강화(내부 일면 금속코팅)→ 24MM 복층유리

2) 적용제품

① LOW-E GLASS THK=24MM (로이유리)

: 겨울철 장파장의 열선 반사로 보온성능 상승 여름철코팅막이 외기 차단 냉반비 30% 절감효과

② 반강화 GLASS

: 초고층에서 유리파손시 비산을 억제하기 위해

5. 주요 부재 성능 시험

1) CURTAIN WALL 성능시험

① ON SITE MOCK UP : 현장에 실물크기 설치 → 디자인 요소 확정

② OFF SITE MOCK UP : TEST LAB에서 성능시험 실시 → AAMA & ASTM

③ FIELD TEST : 현장 설치 완료후 임의부분 성능시험

2) 성능시험 기준

항 목

성 능 기 준

AAMA & ASTM

현장 실험 결과

기 밀 성 능

․75PA 압력차일때 규준허용치 이하

․FIXED:0.06CFM/SFT ․VENT:0.25CFM/FT

․FIXED:0.004CFM/SFT ․VENT:0.025CFM/FT

수 밀 성 능

․설계풍압 20% 가압시 누수 없을것

․5GALLONS/HR/SFT로 15분간 살수후 누수 없어야함

․설계풍압 20%인 58.5KG/SQM에서 누수없음

구 조 성 능

․설계풍압 50%,100% 10초간가압후 허용치 이하일것

․처짐 : L/175 &19MM 중 작은값

․풍압 50% : 152.5 KG/SQM 100% : 305 KG/SQM 일 때 MULLION : 9.8MM TRANSOM : 8.5MM

층 간 변 위

․규쥰치의 변위적용시 부재 및 부자재에 대한 손상 없을것

․H/400 & H/200의 변위적용시 손상없을것

․H/400 : 8MM H/200 : 16MM 에서 손상 없음

단열 / 결로성능

․2시간동안 규준에 따른 조건하일 때 응결수와 서리발생 없어야함

․INDOOR : 25±3 50±3% ․OUTDOOR : -4～-13

내구 / 내화성능

․내화 2시간

3) 자재 성능 시험

① ANCHOR : 인발력 시험 → 5～10개층 마다 1개소 LANDOM SAMPLING

② SEALANT : 상응성 및 부착성능 시험

③ GASKET : 인장력 및 내오존성 시험

6. 변위 관리 및 계측

1) 수직 JOINT산정시 고려할 사항 (19MM)

① 온도 변차에 의한 변위 : 8MM

② COLUMN SHORTENING : 3MM

③ SLAB처짐 : 5MM

④ 가공/조립 오차 : 1MM

⑤ 설치 오차 :2MM

2) 수평 JOINT산정시 고려할 사항 (7MM)

① 온도 변차에 의한 변위 : 4MM

② 가공/조립 오차 : 1MM

③ 설치 오차 :2MM

7. 설치순서

1) EMBED ANCHOR 고정

2) CON'C 타설

3) 매설ANCHOR에 STEEL FASTNER고정

4) UNIT를 PALLET에서 분리하여 설치위치로 이동

5) UNIT에 2차 FASTNER 설치

6) 설치층+2층에 위치한 WINCH를 이용하여 WIRING

7) FASTNER 체결(가조립)

8) UNIT 수평, 수직선 점검 수정

9) UNIT 고정

10) SPLICE SLEEVE, CLIP등 부속 설치

11) 1개층 설치후 UNIT연결부분 SEALANT작업

8. 국내 초고층 CURTAIN WALL 현황

1) 대한생명사옥 - 여의도 소재 - 63층 - UNIT SYSTEM

2) 무역회관 - 삼성동 소재 - 54층 - STICK SYSTEM

3) 대림 아크로빌 - 도곡동 소재 - 46층 - UNIT SYSTEM

4) 목동 하이페리온 - 목동 소재 - 69층 - UNIT SYSTEM

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

CURTAIN WALL ANCHOR 방법의 기능향상 방안 제안

■ CURTAIN WALL ANCHOR 방법의 기능적 향상을 위한 대책

1] 개요70년대 CURTAIN WALL SYSTEM 을 도입한 이래 국내 CURTAIN WALL 의 기술력은 1980년대 초 초대형 빌딩이었던 63 빌딩의 외벽을 UNIT화 된 SYSTEM으로 완성 함으로써 큰 폭의 발전을 이루었고 이후로도 포스코 사옥, 무역센터 빌딩 등 대형 건물의 외벽을 STICK SYSTEM 과 UNIT SYSTEM으로 자유 자재로 구사함으로써 현재는 선진국과도 경쟁 할 수 있을 정도의 설계 및 시공 능력을 보유하게 되었다.

하지만, 근래에 들어 대규모 주상복합 건물에 적용이 시작되고 있는 EMBED ANCHOR 및 NON WELDING ANCHOR SYSTEM 은 국내 C/WALL의 발전속도에 비추어 그 발전의 속도가 매우 느린 편이었다. 미국, 독일을 비롯한 유럽지역국가에서는 일찍부터 매립 ANCHOR에 대한 기술적 KNOW-HOW 및 DATA를 축적하여 그 중요성 만큼이나 우수한 성능의 ANCHOR SYSTEM을 개발하는데 주력하였던 것이다.

80년대 초 등장한 독일의 HARPEN 이나 DAEHA 의 ANCHOR 철물들이 바로 그것이었는데 성능의 우수함은 충분히인지하면서도 가격적인 부담으로 인해 적용이 힘든 사항이었다.

그러던 중 90년대 후반에 접어 들어서면서 국내에서도 EMBED ANCHOR 의 개발이 활발히 이루어 지면서 급기야현장에서 용접을 전혀 하지 않고도 구조적 성능을 만족하고 기능적으로도 골조의 오차를 조절할 수 있는 기능을 겸비한 ANCHOR CLIP 까지도 출현하게 되어 현재 급속도로 확산 적용되고 있는 추세에 와 있다. 기본적으로 CURTAIN WALL 의ANCHOR는 X, Y, Z 3방향의 조절이 자유롭게 이루어져 현장의 골조 편차를 충분히 흡수하여야 하고 작업자의 현장작업을최소화 시켜야 한다.

현재까지 국내에서 개발된 EMBED ANCHOR 및 ANCHOR CLIP으로 좌우(X), 전후(Y)의 조절은 원활히 이루어 졌으나 높낮이(Z) 의 조절방법이 취약한 상태로써 현장에서의 HOLE 가공 및 조잡한 방법의 LEVELLING 조절용 볼트의적용 등이 실시되고 있는 실정이다.

따라서, 이러한 CURTAIN WALL ANCHOR 방법의 개선을 위해 ANCHORING 방법의 변화과정을 알아보고 최종적으로개선안에 대한 제안을 하기로 한다.

[1] ANCHOR 방법의 변천과정

1) EMBED ANCHOR

① EXPANSION SET ANCHOR② BASE PLATE■ 바닥 콘크리트 완료■ 바닥 먹매김 ■ 현장 DRILLING ■ EXPANSION ANCHOR HAMMERING ■ 1개당인발하중약 1.2 TON ■ 국산 제품의 경우정확한구조성능 DATA 없슴. ■ 타공에서설치까지 많은시간및인건비용 소요■ 바닥 거푸집 완료■ 공장에서선제작된 BASE P.L 먹매김

■ 콘크리트 타설 ■ 조졀용 STUD. BOLT 현장용접 ■ 정확한 구조성능 DATA 없슴. ■ 이형철근의 절곡부 취약 ■ 성능에 비해 중량이 무거움 ■ 현장관리 취약③ 고강도 매립앵커 (CAST-IN CHANNEL)■ 콘크리트타설 ■ “T”BOLT 설치 ■ 구조성능 DATA 구비 ■ 성능우수 (인발하중 약 4 TON) ■ 현장관리 간편 ■ 가격이 다소 높음

[2] ANCHOR CLIP

① EXPANSION SET ANCHOR + 현장용접② BASE PLATE + 현장용접■ EXPANSION ANCHOR 설치 ■ 1차 ANCHOR 설치 ■ 전후 조절 후 임시 볼팅 ■ 2차 ANCHOR 및 C/WALL 설치 ■ 좌우, 상하 조절 ■ 조절 완료 후 1차: ANCHOR CLIP: 4각 WASHER 용접 (현장) 2차: 1차 ANCHOR CLIP과 3면 용접 (현장)

■ BASE PLATE 매립 ■ 가조립용 STUD BOLT 설치 ■ 1차 ANCHOR CLIP 설치, 전후조절 ■ 4각 WASHER 가용접 ■ 2차 ANCHOR CLIP 및 C/WALL 설치 ■ 좌우 상하 조절 ■ 조절 완료 후 1차: ANCHOR CLIP: 온둘레 용접 (현장) 2차: 1차 ANCHOR CLIP과 3면 용접 (현장)

③ CAST-IN CHANNEL + NON WELD ■ CAST-IN CHANNEL 선 매립 ■ “T” BOLT 설치 ■ 전후 좌우 조절 SERRATED CLIP 으로 고정 ■ C/WALL 설치 (현장용접 없슴) ■ C/WALL 설치시 1차 ANCHOR CLIP 과 C/WALL 의 긴결용 HOLE 2EA 중 1EA는 높낮이 조절 후 현장에서 가공 하여야 하는 불편함이 있슴.

[3] ANCHOR 개선안의 제안전장에서 알아 본 바와 같이 현재 국내의 ANCHORING SYSTEM 은 매립 ANCHOR와 1차 ANCHOR CLIP 만으로도 많은 발전을 한 상태 이나 높낮이 조절이 불편하여 현장에서의 미세 조절에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 다음의 높낮이 조절 BOLT에 대해 상세히 알아보기로 한다.

1) LEVELLING 조절 볼트의 필요성

＊ C/WALL의 미세한 수직 LEVEL 조절이 가능

＊ 수직방향 조절 후 용접의 불필요

＊ COLUMN SHORTENING (철골구조물) 에 대한 대책

(COLUMN SHORTENING 이 발생 된 이후의 LEVEL 조절 가능)

＊ 작업자가 손쉽게 작업 가능

＊ 직접비용은 다소 상승하나 기능이 좋아지고 작업의 속도가 빨라져 상대적인 비용절감 효과 기대.

2) LEVELLING 조절 볼트의 사례

＊ TAICHUNG TOWER (중국)

＊ 도곡동 TOWER PLACE

※ TAICHUNG TOWER

※도곡동 TOWER PLACE

3) 개선안의 제안

이상에서의 사례를 근거로 하여 C/WALL ANCHOR SYSTEM 제안에 대해 다음을 전제로 한다.

▶ 매립 ANCHOR : CAST-IN CHANNEL 형태로써 기성제품

▶ ANCHOR CLIP : 규격품 ANGLE을 사용하며 현장의 용접이 없는 SYSTEM.

▶ LEVELLING 조절 기능: 경제적이며 성능이 우수할 것.

4) 개선안의 참고도면

상기 매립앵커, ANCHOR CLIP 및 LEVELLING 조절 BOLT를 모두 적용한 SYSTEM.

※ 개선안 참고 도면

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

[커튼월의 원가절감을 위한 연구]

■ 개요

커튼월이라 함은 자체적으로 구조를 부담하지 않으면서 건축물의 외벽을 구성하는 비내력벽 을 말한다.커튼월을 구성하는 재료는 ALUMINUM, STEEL, STAINLESS STEEL, GLASS 등이 있을 수 있으나 ALUMINUM부재는 경량성, 구조성, 가공성, 내구성이 타 재료에 비해 우수한 관계로 가장 널리 사용되고 있는 커튼월의 부재라고 할 수 있다. 근래에 대규모 주상복합 건물을 비롯한 건축물의 대형화 추세에 맞춰 ALUMINUM 커튼월 또한 외형이 증대되고 기능 또한 복잡해지고 있는 추세에 있다. 일반적으로 건축물의 외벽 자체를 ALUMINUM 커튼월로 구성할 경우 전체 공사금액대비 약 10%를 차지하는 중요한 부분으로서 원가절감을 위한 여러 대안들이 제시되고있으나 상대적으로 기능 및 성능의 저하를 우려하는 목소리 또한 높다. 현실적으로 원가 절감 자체가 그리 간단한 문제만은 아니나 본 검토서에서 언급하는 내용들이 건축 설계 초기부터 반영이 된다면 최소한 과도한 설계를 방지하고 가장 경제적인 단면으로 요구되는 성능을 만족하는 커튼월 부재를 설계할 수 있을것으로 판단된다. 따라서 본 검토서는 ALUMINUM 부재로 구성된 커튼월의 원가절감 요인에 대해 연구해 보기로 한다.

■ 커튼월의 원가를 결정하는 요소

커튼월의 원가를 좌우하는 요소는 크게 다음의 3가지 형태로 구분된다.

1) 원자재 : 커튼월의 구조를 담당하며 뼈대를 구성하는 요소

◎MULLION◎TRANSOM◎GLAZING BEAD◎판재 및 GLASS

2) 부자재 : 원자재와 함께 커튼월을 구성하는 ACCESSORIES ◎조립을 위한 긴결재◎기밀, 수밀, 차음을 위한 GASKET◎조립부의 기,수밀을위한 SEALIMG재◎커튼월의 자립을 위한 ANCHOR류◎SPANDREL부위의 단열재 및 BACK PANEL◎ETC.

3) 무형요소 :

◎건축물의 난이도◎커튼월의 TYPE (UNIT, STICK SYSTEM)◎부재의 가공 조립성◎시공의 용이성◎기타 작업여건등 무형요소

이 3가지 요인 중에서 가장 중요한 부분은 원자재 부분이며 특히 뼈대를 구성하는 주요 구조부재라고 할 수 있다

■ 원자재의 원가절감

1. 경제적인 커튼월 부재의 설계를 위한 사전검토 사항

1)건물의 위치건물의 높이――→커튼월에 작용하는 풍압의 결정――→구조와 연관2)건물의 층고――→ANCHOR 간의 거리에 따른 커튼월의 구조 성능 결정3)입면상의 모듈――→수직, 수평재의 분담하중 결정 요인4)수평재의 간격――→수직재의 좌굴길이 결정 요인5)부재의 이음매와 앵커――→수직재의 좌굴길이 결정 요인6)내부 마감 형식――→커텐박스 및 F.C.U BOX의 설치 유무 또는 방식SPANDREL 부분의 BAR 형태 결정――→기능적요소

이상에서와 같이 가장 경제적인 커튼월 부재의 설계에 영향을 미치는 요인은 결국 “구조적 요소”라고 할 수 있다.

2. 구조부재의 VOLUME 및 두께의 결정요소 분석

부재의 단면크기 및 두께를 결정짓는 가장 중요한 요인

커튼월의 설계시 가장 우선적으로 검토되어야 하는 요소

2-1) 풍압 :

◎ 풍압의 산정 : 건물의 풍동시험 시험결과치 또는 법규에 의한 산정방법으로 구분

◎ 풍압의 구분 : 바람의 방향 : 정압(POSITIVE PRESSURE)과 부압(NEGATIV PRESSURE) 으로 구분

위치별 : TYPICAL ZONE 과 EDGE ZONE 으로 구분

(EDGE ZONE은 주로 건물의 코너, 옥상 돌출부을 말하며 부압이 작용)

◎ 풍압의 적용 : 가장 경제적인 방법은 건물의 풍동시험 결과치를 반영하는것임.

풍동시험을 실시하지 않았을 경우 법규에 의해 산정하는데, 일반적으로 건물의 최상층에 작용하는 풍압을 건물 전체에 적용함.

이렇게 할 경우 상대적으로 풍압이 낮은 저층부 및 TYPICAL층에서는 과설계가 되어 비용상승의 원인이 될 수 있음.

◎ 경제적 설계를 위한 풍압산정 : ․ 건물전체 높이를 일정구간으로 ZONING

․ 예를 들어 지상 100M 건물이면 30M 50M 80M 100M로 구분하여 각 높이별

풍압 적용하면 경제적인 BAR의 설계가능

◎ 설계적용 예

2-2) 건물의 층고

커튼월의 지점과 지점간의 거리를 결정하는 중요한 요소. 건물의 층고는 용도별로 어느정도 구분이 되어 있는 관계로 임의로 조정하기는 어려운 상황임. 그러나 커튼월 수직부재의 구조검토요소인 STRESS(응력)와 DEFLECTION(처짐)을 산정하는 공식을 검토해 볼때, STRESS를 좌우하는 BENDING MOMENT 값과 DEFLECTION 값은 커튼월의 지점간 거리(L)에 결정적 영향을 받음을 알 수 있음.

* BENDING MOMENT =

wL2

( w : 단위㎝당 풍하중, L : 구조부재의 지점간 거리)

8

* DEFLECTION =

5wL4

( w : 단위㎝당 풍하중, E : 알미늄탄성계수, I : 구조부재의 단면2차모멘트)

384EI

특히 DEFLECTION 값은 지점간거리의 4승에 비례 하여 커지므로 층고가 0.5M만 높아져도 구조부재의 단면에 매우 큰 영향이 미칠 수 있음을 예측할 수 있음.

◎ 따라서 건물의 설계시 외장을 커튼월로 고려한다면 층고를 최소화 하여 ANCHOR 와 ANCHOR간의 거리를 최소 화 방법이 경제적인 설계의 기본적인 요소임을 알 수 있음.

2-3) 입면상의 모듈

◎ MULLION간격에 따른 하중 분포

- 상기 DIAGRAM 에서 보는 바와같이 수직재의 간격은 하중값을 결정하는 중요한 요소임.

- 모듈이 1/2로 줄면 정비례해서 하중이 줄어들게됨.

◎ 수평재의 간격에 따른 하중 분포

- 수평재에는 풍하중 및 유리자중의 2가지 하중이 작용.

- 수평재의 간격이 커지면 풍하중은 물론 유리의 자체 하중이 커져서 단면이 증대되어야함.

2-4) 수평재의 간격에 의한 좌굴길이(Lb) 결정 요소

커튼월의 수직부재는 세장비(SLENDERNESS RATIO)를 고려하여 좌굴에 대응할 수 있는 설계를 해야하고, 이러한 세장비를 결정하는 요소 중의 하나가 수평재와 수평재간의 간격 즉 “Lb” 값임.

* SLENDERNESS RATIO =

LbZx

&

Lb

(Lb=수평재 간격)

Iy

ry

상기 공식에와 같이 Lb 값이 클수록 세장비가 커져서 부재의 허용응력값은 작아지게 되므로 부재의 단면 및 두께는 증가하게 됨.

따라서 건축입면의 설계시 수평재 간의 간격을 적절히 조절할 수 있다면 경제적인 설계가 가능 할 수 있음.

2-5) 부재의 이음매와 ANCHOR

커튼월의 수직부재는 보통 1개층마다 끊어져 있고 SLEEVE를 이용해서 이어주며 그 부분은 활절(HINGE)로 해석되어 구조에 커다란 영향을 끼치게 됨. 즉 SLAB에서의 ANCHOR 지점으로부터 활절까지의 거리에 따라 휨모멘트의 정도가 서로 틀려서 BAR의 단면을 결정 하는데 영향을 끼치게 됨

그림 A 는 ANCHOR와 EXPANSION JOINT 간의 거리가 너무 가까워서 부재 중앙부의 MOMENT가 많이 걸리게 됨.

그림 B 는 ANCHOR와 EXPANSION JOINT 간의 거리가 너무 멀어서 지점에 MOMENT가 많이 걸리게 됨.

따라서 MOMENT를 DOWN 시키기 위해서는 적절한 간격을 두고 ANCHOR와 EXPANSION JOINT가 형성되어야 하는데 그에 대한 판단은 많은 경험을 필요로 함.

보통 층고가 3～4M 일 경우 거리는 300～400mm정도가 가장 적당함.

이러한 구조설계를 실시할 경우 경제적인 BAR단면을 설계할 수 있음.

2-6) 스판드랄 부분의 수평재 설계

일반적으로 건물의 SPANDREL 부분은 커튼박스 상단부터 팬코일 박스 하단부를 의미함. 이 부분은 커튼월의 묘듈상으로도 VISION PART에 비해 수평재의 간격이 좁고 유리의 하중 또한 작게 작용하는 것이 상례임. 또한 미관상으로도 보이지 않는 부분이므로 일정한 모양을 유지 하지 않아도 별 이상이 없음. 따라서 이 부분에 위치하는 수평재는 VISION부분에 위치하는 BAR와 동일한 VOLUME 또는 동일한 형태일 필요가 없는것임.

2. 절감비용의 산출

절감비용의 산출은 당현장 커튼월중 가장 TYPICAL 한 창호 1SET를 기준으로 M2당 절감비용을 산출후 전체 창호 면적을 곱하여 산출한 것임.

2-1) (CAW-1 : 495.5M2)

구 분

내 용

당 초 금 액

변 경 후 금 액

절 감 액

비 고

1. BAR VOLUME축소

150-----<;130

41,500,000

31,280,000

10,220,000

20,625/M2 절감

2.단열재변경

폴리아미드--<;폴리우레탄

5,034,700

4,119,300

915,400

1,847/M2 절감

합계 : 22,472/M2

2-2) 당 현장 커튼월 총 면적 : 약 38,360 M2

2-3) 절감금액 : 38,360M2 * 22,272원 = 862,025,920원

2-4) 기존 알미늄 업체 견적금액 : 약 8,700,000,000원

결론적으로 약 10% 정도의 원가절감을 실시함.

3. 절감비용의 활용

당현장은 이와 같이 원가절감된 비용을 커튼월의 성능 향상을 위하여 기존 건축도면상의 커튼월 자재 사양을 다음과 같이 변경하여 금액의 증감없이 품질의 향상을 꾀한 좋은 사례임.

1) 유리 : 기존의 일반 LOW-E 유리---------<; 저반사 로이 복층유리

2) HARD WARE : 국산 일반제품 ----------<; 외산 ARM 및 HANDLE

3) 단열 및 결로성능 향상 : SILL 부분의 유리하부 코킹

4) ANCHOR : 기존의 일반 SET ANCHOR-------<; 매립형 CHANNEL

5) 개폐창 : 일반 BAR -------<; 단열BAR

■ 결 론

이상에서와 같이 커튼월의 원가절감을 위한 요인중 가장 중요한 부분인 압출재에 대한 절감요인에 대해 알아 보았음. 결론적으로 가장 경제적인 공사를 수행하기 위해서는 가장 경제적인 설계가 기본이 되어야 하고 가장 경제적인 설계는 전장에서 분석한 여러 가지 요인에 의해 결정된다는 사실임. 사실상 원자재를 제외한 부속자재 부분에서의 원가 절감은 자칫 “품질저하”라고 하는 딜레마에 빠질 수 있으나 압출재의 경제적 설계는 품질과는 무관하게 성능과 구조를 만족하면서 원가를 절감 할 수 있다는 안정적인 방안이 될 것임. 전술한 바와같이 원자재의 원가절감은 커튼월 설계자의 능력도 중요하지만 건축계획 및 설계자의 초기 MIND가 얼마만큼 중요한 가를 충분히 인지 할 수 있고 이러한 요소들이 건축설계 초기 단계부터 반영된다면 커튼월의 원가절감은 반드시 효율적으로 실시 될 수 있을것으로 확신함.

끝까지 읽어 주셔서 감사합니다. 많은 도움이 되셨는지요??

건축시공기술사가 되는 그날까지 최선을 다하시기 바랍니다. 감사합니다.

www.shop-dwg.co.kr